Еще один шаг к оптическим компьютерам
Мы уже рассказывали об инженерах из Бристоля, которым удалось телепортировать фотон с одного чипа на другой. Сегодня продолжаем тему — поговорим о технологии, которая позволит строить оптические каналы передачи данных на кремниевых чипах и продлит действие закона Мура.
Что еще у нас есть на Хабре: новая лицензия для приложений в Open Source Initiative.
Фото — L N — Unsplash
Суть разработки
Одно из перспективных решений для отвода тепла — замена части электрических цепей оптическими соединениями. Но есть сложность: кремний обладает плохой светопроводностью. Международная группа физиков во главе с Эриком Беккерсом (Erik Bakkers) из Технического университета Эйндховена решила эту проблему. Специалисты разработали нанопровод из кремниевого сплава, способного проводить световое излучение. Для этого они модифицировали форму кристаллической решетки материала так, чтобы она состояла из гексагонов, а не кубов. Именно гексагональная кристаллическая решетка помогает свету распространяться внутри материала.
Каркас новой решетки построили из арсенида галлия. На него нарастили нанопровода из сплава кремния и германия, обладающего необходимой гексагональной структурой. Материал можно использовать для построения оптических коммуникаций прямо на чипе. Инженеры надеются, что технология продлит действие закона Мура (в контексте увеличения производительности).
Перспективы
По словам разработчиков, они не ждут, что новая технология вытеснит классические электронные компоненты из компьютеров. Однако оптические соединения можно использовать для обмена информацией между CPU и памятью — скорость передачи данных будет в тысячу раз выше. Для этих целей инженеры уже разрабатывают встраиваемый в микросхемы нанолазер.
В перспективе «светящийся кремний» поспособствует развитию приложений, обрабатывающих большие объёмы данных — например, в машинном обучении. Пользу извлекут и дата-центры, они смогут снизить нагрузку на системы охлаждения, на которые приходится порядка 30–40% потребляемой ЦОД электроэнергии.
Кто еще работает в этой области
Проекты, связанные с модификацией кристаллической решетки кремния, есть и у нас в России. Специалисты из Нижегородского государственного университета им. Лобачевского представили метод получения гексагональной модификации материала с помощью «бомбардировки» ионами.
Они облучили ионами криптона кристаллы, покрытые пленкой оксида кремния. Затем их обожгли при температуре 800 °C. После такой обработки на границе некоторых кристаллов возник тонкий слой гексагонального кремния. Такой подход имеет потенциал для промышленного производства.
Фото — Adi Goldstein — Unsplash
Многие стартапы и университеты разрабатывают оптические технологии для вычислительных систем, не связанные со «свечением кремния». Например, в MIT спроектировали программируемый нанофотонный процессор. Он выполняет матричные операции с помощью волноводов, связанных интерферометрами Маха — Цендера. Они меняют свойства проходящих лучей и являются эквивалентом матричного умножения. Технологию используют для ускоренного обучения нейросетей.
Систему для аналогичных задач разрабатывает стартап Fathom Computing. Компания делает оптический компьютер, способный обойти графические карты по скорости тренировки нейросетей. По форме она будет напоминать сервер, чтобы её можно было разместить в обычном дата-центре.
В перспективе оптические системы помогут увеличить скорость обработки больших объемов данных и оптимизируют высокопроизводительные вычисления.
Мы в 1cloud.ru предлагаем услуги по аренде виртуальной инфраструктуры. На сайте есть калькулятор для примерной оценки стоимости ресурсов.
Специалисты нашего центра компетенций всегда готовы ответить на вопросы. Им можно позвонить или написать на почту.
О чем мы пишем в корпоративном блоге:
Эра 10-нм чипов — кто разрабатывает такие процессоры и что ждет индустрию в будущем
Компьютер, который отказывается умирать
